CN1010389B - 金属铸造 - Google Patents

Abstract

一种用带垂直通道透气铸模进行差压、克服重力的金属铸造的设备和方法。垂直通道有下开口端，炉缸供贮存熔融金属，其油面位于铸模以下，炉缸和铸模能相互移近，把熔融金属引到铸模下开口端。压力装置把差压加到铸模和炉缸上，使熔融金属沿垂直通道注入模腔里。坚硬的能永久地压瘪的浇注管密封地连接到垂直通道的下开口端上，其下端垂直插入炉缸。在模腔浇注完后，浇注管压瘪装置把浇注管的局部永久地压瘪封闭，防止在铸模和浇注管离开炉缸时熔融金属从铸模倒流到炉缸里。

Description

这份申请书是我们前一份专利申请书的接续，那份申请是1984年2月27日提出的，申请号是583，828。那份申请的发明是关于金属铸造的设备及方法，更准确地说是和下面三份专利说明书中公开的克服重力、差压型的金属铸造设备有关的，这三份专利说明书的专利号是3，863，706、3，900，064和4，112，997，在这份申请书中，把它们都作参考文献用。

虽然这些专利说明书中所公开的这些设备和方法已在商业上成功地地应用了许多年，但某些壁厚超过约3/4英吋的高熔点的金属合金铸件还不能用这些设备经济地作出，这是因为如专利号4，112，997那份专利说明中所述的网板与这种合金起反应而不能被使用，没有网板，这种厚壁铸件就需要一个很不经济的凝固时间。

为了寻求上述问题的解决方案，应用了陶瓷球单向阀，但已证明它对许多这样的合金是既不经济又不可靠的。由于这些合金会浸蚀陶瓷，使陶瓷球体在它的开口部分卡住，因而熔融金属在凝固之前就能回流到炉缸里，造成废的铸件。

与此相对应，本发明的一个主要目的是提供一个新颖的、差压、克服重力式的金属铸造设备和方法，特别是用于某些高熔点的金属合金，为这些合金的厚壁铸件的经济铸造提供条件。

本发明提供了一种铸造设备，在这种铸造设备中包含一个有垂直通道的透气铸模，该垂直通道有一个下部开口端，用来把熔融金属导引到透气铸模的模腔里;一个用来贮存熔融金属并使金属表面位于铸模以下的炉缸;动力装置是用来使炉缸和铸模彼此相对地靠近和离开地移动，使熔融金属从炉缸引入到铸模的下部开口端;而加压装置则是用来把差压加到铸模和炉缸上，使熔融金属通过垂直通道浇注到模 腔里。本发明的特征是在这种铸造设备上采用了一个坚硬的、能永久地压瘪的金属浇注管，它密封地连接到铸模垂直通道的下部开口端上，它的下端向着炉缸垂直向下地延伸;而安装在铸模和炉缸之间的浇注管压瘪装置是用来在模腔被浇注完后，在局部上永久地压瘪浇注管，将它封闭，防止熔融金属从铸模倒流到炉缸里。

本发明的方法是把浇注管和铸模朝着炉缸相对地移动，使浇注管的下端移到熔融金属表面以下，把差压加到铸模和炉缸上，使熔融金属通过浇注管浇注到模腔里，在模腔浇注完之后把浇注管永久地压瘪，将它封闭，最好用焊接封闭，防止在铸模和浇注管从炉缸移离时熔融金属从模腔倒流到炉缸里。

为了充分地解释本发明上述的和更进一层的目的，下面作出了结合附图对本发明最佳实施例的详细说明供参考，其中

图1、2和3是本发明设备的简略侧向剖视图，表示使用本发明的方法时的连续步骤。

参阅附图可见，本发明的设备是在支撑14上能垂直移动地装设着一个可分开又可合拢密封的料室12，在料室12的顶壁上有一接头连到差压装置16上，在料室下部的铸模支撑壁上有一个中心开口18，它用来支撑起一个标号为20的有一个垂直通道22的透气铸模，透气铸模可做成如上述专利说明书中所说的壳型的，垂直通道有一个下部开口端24，用来把熔融金属导引到铸模腔26里。在料室12的下边装着一个炉缸30，用来贮存熔融金属并提供一个裸露的熔融金属顶面32。差压装置16能用通常的方式有选择地进行工作，把差压加到料室12、铸模20及炉缸30上，使熔融金属通过垂直的通道22加注到模腔26里。一个连接在可移动的支撑14上的液压动力油缸34通过有选择地升高或下降带铸模20的料室12，把炉缸30和带铸模20的料室12彼此靠拢和分开地相对运动。

本发明在上述设备上装设了一次性使用的、可卸的、坚硬的、能被永久压瘪、用后废弃的、标号为40的中空金属浇注管，它有一个径向朝外扩大的上法兰42构成的扩口部分，它的下部44垂直向下延伸。上法兰42密封地插在容器12的支撑铸模的底壁和铸模20的下端之间，并围绕着铸模下端开口24，而浇注管的下部分44穿过容器12的中心开口18，垂直向下朝炉缸30中的熔融金属表面32延伸。一个浇注管压瘪装置装在料室12和炉缸30之间，它可以由一个能水平移动的压瘪元件50和一个对置的柱脚54构成，压瘪元件是由装在能垂直移动的支撑14下端上的液压油缸52驱动的，而柱脚也是装在支撑14上的。如附图所示，当浇注管处在下降位置上时，它的下部44的相对两侧上的压瘪元件50和柱脚54是用来在模腔26浇注完后，在局部上永久地压瘪浇注管40的下部44，将它永久地封闭，以防止当有铸模20和浇注管40的容器12从炉缸向上离开时，熔融金属倒流到炉缸30中去。至少浇注管40的下部44是用能压瘪的金属做成，由此，就可如图2和3所示，通过压瘪元件50向柱脚54送进就可使它永久地变形，形成一个永久压瘪部分56，永久地把它的中空内壁封闭。如图3所示，即使在压瘪元件50退回之后，也能防止熔融金属流出。事实上，对大部分金属浇注管而言，浇注管压瘪部分56是用压瘪元件50和柱脚54的作用，由于金属浇注管40的热量快速的损失而留下焊缝，由焊接加以封闭的。

根据本发明的方法进行操作时，首先把浇注管40的下部44穿过打开的容器12的下开口18，这样，它的上扩口部分42就由容器12的下壁撑住，而它的下端部44垂直向下朝炉缸30延伸，放置在炉缸30中熔融金属表面的上方。接着，把铸模20放到浇注管扩口部分的上表面，使铸模的下部开口端24与浇注管40同心，以便浇注管40可卸地、密封地连接在垂直通道22的下部开口端24和围着容器 下开口18的容器12的底壁间。然后，关上容器12并把它连接到差压位置16上。

这以后，由液压油缸34驱动，带有铸模20和浇注管40的容器12向下移动，把浇注管40的下端移到炉缸中熔融金属表面32的下面，如图1所示，把熔融金属从炉缸30导引到浇注管40的下端。然后，运转差压装置16，把减压的差压加在容器12和铸模20上，使熔融金属经过浇注管40和中央垂直通道22浇注到模腔26里。

在模腔26被浇注完之后，能水平移动的压瘪元件50由液压油缸52驱动，如图2所示，使其水平地朝对面的在浇注管40的下部44的相对侧上的柱脚54送进，把浇注管40的下部44压瘪，形成一个永久地压瘪部分56（如图2和3所示），即使压瘪元件50退回之后，也最好把它的中空内壁永久地封闭（如图3所示），在带有铸模20和浇注管40的容器12朝上离开炉缸30时，都能防止熔融金属倒流到炉缸30里。事实上，如上所说，浇注管压瘪部分56的内壁是通过压瘪元件50和柱脚54的作用，仅施加一、二秒钟压瘪力，然后压瘪元件54就被退回，由于金属浇注管40的热量快速损失而留下焊缝，由焊接加以封闭的。这是一个特别的优点，因为它缩短了铸造周期，因而也就增加了产量。

最后，打开容器12，把被凝固的金属连接在一起的浇注好的铸模20和浇注管40卸下，作另一个铸造周期的准备。

浇注管40的金属或合金要和被铸造的金属或合金相容这一点是重要的，因此，至少在某些情况下要使用同一种合金。这样会使浇注管40的下端，在它被插到炉缸30中的熔融金属的表面里时发生熔融。

所以要在铸模20浇注的周期里，连续地运转液压油缸34，使容器连续地向下移动，在浇注完了之后，它的向下移动就可终止，并用压瘪元件50夹紧浇注管40，在压瘪之后浇注管40下端的进一步熔融 就无关紧要了。

另一方面，浇注管40可以有一层薄的陶瓷包覆外层。由于浇注管40只在熔融金属中浸较短时间，陶瓷包覆外层就可使它不熔融，但又不妨碍它的压瘪或焊接。此外，由于浇注管40的下部在熔融金属中只浸较短时间，而且只有真正被浸入的那部分浇注管40才被熔融，所以只要把浸入熔融金属里的、被压瘪部分以下的浇注管40的下部分包覆上陶瓷外层就可以了。

我们发现，由于浇注管的金属几乎总是明显地低于炉缸里金属温度的熔点，因而裸露的浇注管会迅速地熔融。如果浇注管太薄，则管子就会塌陷毁坏，使过程不能进行;如果管子太厚，则金属会在内外表面上凝固，也会使过程变得不能实现。我们已为这样一种专用的浇注管确定了实用的壁厚，在直径为1到3英吋、长度为5到30英吋的范围内，它的壁厚是0.060到0.180英吋，这个壁厚的范围也是适合于永久焊接压瘪的成形和保持的。

我们还发现，压瘪位置需在距离管子顶端和法兰至少是1.5倍管径的地方，这样，压瘪作用就不会使管子法兰变形，而且不会使熔融金属从管子法兰和透气铸模间的连接处漏出。

虽然本发明的最佳实施例的说明是参照了下面几篇专利说明书中所公用的壳型模，这些专利的专利号是3，863，706、3，900，064和4，112，997，但可预料到，其他类型的透气铸模也可以用在本发明的实施中，包括通常的粘结型砂模或非粘结型砂模，以及那些“失泡沫”型的铸模。在这种铸模中，型砂围绕着一个具有浇口的聚苯乙烯泡沫模装填，并且熔融金属直接导入到泡沫模中，这泡沫模就通过型砂蒸发和逸散，留下一个和泡沫模式样一模一样的铸件。

本发明更进一步的改进对那些精通金属铸造技艺的人来说是容易的，但这些正是本发明思想之在，而且是本专利权利要求范围之中的。

Claims (12)

1、一种铸造设备，其中含有

一个有垂直通道的透气铸模，该垂直通道有一个下部开口端，用来把熔融金属导引到透气铸模的模腔里，

一个用来贮存熔融金属并使熔融金属表面位于上述铸模下边的炉缸，

用来使上述炉缸和上述铸模相对靠拢和离开地移动的动力装置，以及

用来把差压加在上述的铸模和炉缸上，使上述的熔融金属通过垂直通道浇注到上述模腔里的加压装置，

其特征在于上述的铸造设备中采用了

一个坚硬的、能永久地压瘪的金属浇注管，它是可卸地、密封地连接到上述的铸槽垂直通道下部开口端上，而它的下端向着上述炉缸垂直向下地延伸，并采用

可松开的浇注管压瘪装置，它装配在上述铸模和上述炉缸之间，在上述的模腔浇注完后，在局部上永久地压瘪上述浇注管，把它封闭，防止在铸模和浇注管相对炉缸离开时熔融金属从铸模倒流到炉缸里。

2、根据权利要求1所述的铸造设备，其

特征在于还包括

一个有下部孔口的铸模支撑装置，其孔口位于上述铸模通道下部开口端的下边，

上述金属浇注管具有一个沿径向向外延伸的上法兰，上述法兰嵌接在上述铸模通道下部开口端和上述铸模支撑装置下部孔口之间，

上述压瘪装置具有打开和松开上述浇注管从而可使上述浇注管移开的装置。

3、根据权利要求1所述的铸造设备，其特征在于上述浇注管是用上述压瘪装置把浇注管内壁焊在一起而永久地封闭的。

4、根据权利要求2所述的铸造设备，其特征在于上述浇注管是用上述压瘪装置把浇注管内壁焊在一起而永久地封闭的。

5、根据权利要求1至4中任一项所述的铸造设备，其特征在于上述浇注管的壁厚为0.060到0.180英寸，并且它是在距离它的顶端至少是1.5倍管径处被压瘪的。

6、根据权利要求2或3或4所述的铸造设备，其特征在于上述炉缸里贮存有预定温度的熔融金属，而上述浇注管是在比上述熔融金属的预定温度稍低的温度下熔融的。

7、一种用透气铸模进行铸造的方法，它包括下面这些步骤：

装设一个有垂直通道的透气铸模，该垂直通道有一个下部开口端，用来把熔融金属导引到透气铸模的模腔里，

装设一个用来贮存熔融金属的炉缸，并使熔融金属的表面位于铸模的下边，

装设一个坚硬的、能永久压瘪的金属浇注管，将它密封地连接到上述垂直通道的下端开口端上，并使它的下端朝炉缸垂直向下地延伸，

将上述铸模和浇注管朝上述炉缸相对移动，把上述浇注管的下端移到炉缸中熔融金属表面以下，并把熔融金属从炉缸引到浇注管的下端里，

把差压加到上述铸模和炉缸上，使上述熔融金属通过上述浇注管浇注到上述模腔里，

在上述模腔浇注完后，将上述浇注管永久性地压瘪，使其封闭，防止在上述的铸模和浇注管与炉缸相对离开时熔融金属从上述模腔倒流到上述炉缸里。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

装设一个带有下部孔口的铸模支撑装置，使其下部孔口位于上述铸模通道下部开口端的下面，

将上述炉缸装设在上述铸模支撑装置的下边，

使上述金属浇注管设有一个沿径向向外延伸的上法兰，

将上述金属浇注管的上法兰可卸地、密封地嵌接在上述铸模通道下部开口端和上述铸模支撑装置下开口之间，

在将上述金属浇注管压瘪之后，将上述浇注管从上述铸模和支撑装置上卸下。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于上述浇注管的内壁是用上述压瘪装置永久地焊接在一起而将上述浇注管永久地封闭的。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于上述浇注管的内壁是用上述压瘪装置永久地焊接在一起而将上述浇注管永久地封闭的。

11、根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于上述浇注管是在比上述炉缸里的熔融金属的温度稍低的温度下熔融的。

12、根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于上述浇注管的壁厚为0.060到0.180时英寸，并且它是在离顶端至少是1.5倍管径处被压瘪的。